Análisis físico químico de la orina

Antes de entrar de lleno en el análisis físico químico de la orina incidiremos en otras cuestiones introductorias. Veremos qué es la orina, su formación y revisaremos la temática de la toma de muestras de la orina.

Estas cuestiones introductorias servirán también de prólogo para las siguientes entradas relacionadas con esta temática: El sedimento urinario y el análisis microbiológico de la orina. Entre otras.

En cuanto al sedimento urinario, aunque crearé una entrada específica, ya existe una entrada relacionada. Ésta es la visualización de un sedimento urinario al microscopio óptico con una preparación en fresco de una muestra de orina. Es una entrada relacionada porque está enfocada a la utilización del microscopio óptico con una preparación en fresco. Y para ello se utiliza una muestra de orina para la visualización de su sedimento.

¿Qué es la orina?

La orina es un líquido “estéril” resultante de la filtración sanguínea en el riñón. Está compuesta principalmente por agua y productos de desecho resultantes del metabolismo celular. La esterilidad va entrecomillada debido a que estudios recientes ponen en entredicho esa afirmación.

El volumen de orina diaria que excreta una persona adulta oscila entre 0.5 litros y 2 litros. Según la fuente que consultemos nos toparemos con un volumen más acotado (1-1.5 litros, 1-2 litros…) o incluso con un volumen fijo aproximado de litro y medio. Estas cifras se manejan hablando siempre en condiciones normales.

Muestra de orina centrifugada.

La orina producida variará en función de muchos factores, entre los que destacan la nutrición y la hidratación. El volumen producido y su composición también se verán afectados en condiciones patológicas.

Composición de la orina

La orina está compuesta mayoritariamente por agua, que ocupa del 90 al 95% de su totalidad. En el agua figuran disueltas el resto de sustancias que la componen, entre las que se encuentran principalmente:

• Agua.
• Electrolitos (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, NH₄⁺, Cl^–, SO₄^2-, HPO₄^2-, HCO₃^–…)
• Urea.
• Ácido úrico.
• Creatinina.
• Aminoácidos.

También se encuentran compuestos químicos como el ácido cítrico, vitaminas, hormonas y elementos formes. Éstos elementos los veremos en profundidad durante el estudio del sedimento urinario.

Importancia del análisis físico químico de la orina

Durante mucho tiempo la orina ha sido el fluído biológico más utilizado en el diagnóstico y el control de enfermedades. En la actualidad, aún posee un papel fundamental en dicho cometido.

El análisis sistemático de orina y el urocultivo son estándares hoy en día en un laboratorio clínico y biomédico, o de diagnóstico clínico. El área de bioquímica se ocupa del primero, y el de microbiología del segundo.

La importancia del análisis físico químico de la orina viene dado por:

• Permite el diagnóstico de enfermedades renales o del tracto urinario. Así como llevar un control sobre su evolución.
• Permite, además, la detección de enfermedades metabólicas o sistémicas no relacionadas con el aparato renal. Posibilitando también el hecho de comprobar su evolución.

Se trata de un análisis rápido, barato y cuya obtención de la muestra no resulta traumática.

Formación de la orina

Para comprender la importancia del análisis físico químico de la orina, es necesario conocer el mecanismo de formación de este fluído biológico.

La orina se forma en el riñón, un órgano situado en la región lumbar. El riñón está conformado por, aproximadamente, un millón de nefronas, aunque algunos autores elevan esta cifra hasta 4 millones. La nefrona es la unidad funcional del riñón y la responsable de la producción de la orina.

Estructura de la Nefrona

La nefrona está compuesta por dos partes bien diferenciadas. Por una parte tenemos el llamado corpúsculo renal, formado por el glomérulo y la cápsula de Bowman. Y por otra tenemos el aparato tubular, conformado por el túbulo contorneado proximal, el asa de Henle, el túbulo contorneado distal y el túbulo colector.

Estructura de la nefrona

En el corpúsculo renal tiene lugar la ultrafiltración de la orina primaria. Mientras que en el aparato tubular tiene lugar la concentración de la orina. Ésta orina, concentrada, será la que circule hacia la vegija y sea excretada fuera del organismo.

Formación de la orina primaria

La sangre llega al riñón a través de la arteria renal. Y accede al corpúsculo renal a través de la arteriola aferente. Dentro del corpúsculo renal, la sangre circula a través del glomérulo y sale por la arteriola eferente para entrar en una segunda red capilar de venas que desembocarán en la vena renal.

En el glomérulo se produce la filtración del plasma sanguíneo, formándose la orina primaria. Se filtran aproximadamente 150 litros de sangre al día, filtrando 1.2 litros de sangre por minuto.

Durante el filtrado pasan libremente: agua, urea, creatinina, aminoácidos, glucosa y ácido úrico. Por contra, no se permite el paso de hematíes y moléculas de gran tamaño.

La orina primaria, prácticamente exenta de proteínas, es la resultante del ultrafiltrado del plasma, que no depende solamente del tamaño de las ranuras de filtración de la cápsula. También depende de la presión sanguínea, que ocasionará una filtración por difusión en los capilares que conforman el glomérulo.

Formación de orina primaria

Concentración de la orina

Una vez formada la orina primaria, ésta comienza a circular por el aparato tubular de la nefrona. En esta red tubular ocurre la concentración de la orina, cumpliendo cada parte un cometido diferente. En toda la red tubular se produce una reabsorción del 99% del agua y de gran parte de los componentes que se hayan disueltos en ella. De este modo, la orina primaria sufre un cambio radical en su composición.

En el túbulo contorneado proximal tiene lugar la reabsorción de la mayor parte del agua (60-70% del agua total). También se recuperan la mayor parte de los electrolitos filtrados, la glucosa, los aminoácidos, las pocas proteínas que hubiesen atravesado el filtro glomerular y hasta el 50% de la urea.

A la vez que se produce la reabsorción, en el túbulo contorneado proximal también tiene lugar una secreción. Las sustancias que se secretan en esta porción del aparato tubular son fármacos, tóxicos, ácidos orgánicos y la mayor parte del ión amonio (NH₄⁺).

En el asa de Henle continúa la reabsorción de sustancias, especialmente del sodio (Na⁺). Pero también de potasio (K⁺) y cloro (Cl^–). Ésto ocurre en su sección ascendente. En su sección descendente continúa la reabsorción de agua, donde es permeable al agua.

En el túbulo contorneado distal tiene lugar una secreción conjunta del ión potasio (K⁺) y de hidrogeniones (H⁺).

Finalmente, en el túbulo colector, la orina vuelve a modificar su concentración. La hormona antidiurética (ADH) presente en sangre determinará que la orina se concentre más o se diluya, modificando la permeabilidad al agua del túbulo. En función de la concentración de esta hormona en sangre se producirá una mayor o menor reabsorción de agua en este segmento final del aparato tubular. También tiene lugar una reabsorción de urea que dependerá de la reabsorción de agua.

Toma de muestras de orina

La toma de muestras de orina ya la vimos en profundidad en otra entrada. De cara al análisis físico químico de la orina repasaremos los aspectos fundamentales de la toma de muestras de este fluído biológico.

Recipientes para la muestra de orina

La recogida de muestras se realiza, por lo general, en un recipiente estéril traslúcido, de boca ancha, con una capacidad de 100 ml. Existen también tubos de boca estrecha, transparentes, cuya capacidad es de 10 ml y que suelen venir con el vacío hecho para ser insertados en el sistema de aspiración de orina de los recipientes de boca ancha.

Para orinas de 24 horas los recipientes son diferentes. Son una especie de garrafas no translúcidas, pero lo suficiente para permitir la lectura del volumen. Su capacidad es mucho mayor, teniendo en cuenta el volumen de orina que excreta una persona adulta en condiciones normales.

Tipos de muestras de orina

Para el análisis físico químico de la orina es suficiente con la orina de una micción. Preferiblemente la primera de la mañana. Lo mismo ocurre con el análisis del sedimento urinario. En el caso del análisis microbiológico también, pero hay que tener particular cuidado en explicarle al paciente que debe desechar la primera y la última porción del chorro.

También hay que ser conscientes de que la toma de esta muestra conlleva el seguimiento de una serie de instrucciones adicionales.

La orina de 24 horas es muy útil para el análisis cuantitativo de la orina. Para su obtención, el paciente debe desechar la primera micción del día. A continuación recogerá en un envase específico las sucesivas micciones hasta recoger, el última instancia, la primera micción del día siguiente.

Existen otras muestras específicas como la orina de 12 horas o la orina postprandial que se utiliza para el control de la diabetes.

Cambios que ocurren durante el almacenamiento de orina

La composición de la orina cambia debido a la acción bacteriana. Si la recogida es adecuada, los cambios no son muy importantes.

A medida que la orina se enfría tiene lugar la precipitación de ácido úrico y sus sales.

Cuando la orina se expone a la luz y al aire tienen lugar la oxidación de sustancias como la bilirrubina, que desaparece en 30 minutos de la orina de un individuo sano.

30 minutos también es el tiempo que se necesita para que se destruyan los hematíes y los cilindros. De este modo ya no serían observables microscópicamente.

Conservación de las muestras de orina

Si el análisis físico químico de la orina se va a realizar después de tres o cuatro horas, la muestra se conservará física (refrigeración o congelación) o químicamente. La refrigeración debe efectuarse a una temperatura entre 2ºC y 8ºC.

De rutina no está recomendada la congelación, aunque es útil para retrasar la pérdida de sustancias lábiles o cuando se requiere el fraccionamiento de la muestra para su estudio. Se realiza sobre alicuotas de orina de 24 horas previa centrifugación, congelando el sobrenadamente.

Casi todos los conservantes químicos utilizados en orina son antimicrobianos. Si se utiliza uno de ellos debe rotularse en el bote de recogida junto a la cantidad utilizada:

• Ácido Bórico: Es un conservante que está dejando de ser utilizado en cosmética y productos de higiene. Resulta útil para conservar hormonas, pero tiene el inconveniente de que precipita los cristales de ácido úrico. También dificulta la determinación de la glucosa.
• Fluoruro sódico: Se utiliza para conservar los valores de glucosa en orina durante 24 horas.
• Ácido Clorhídrico: Se utiliza para conservar la orina en un pH inferior a 3. Útil para determinar ácido vanilmandélico y aminoácidos.
• Ácido acético: Se utiliza para conservar el pH en niveles comprendidos entre 6 y 7. Entre un pH ligeramente ácido a neutro. Se utiliza para mantener los niveles de porfirinas.
• Timol: Útil para determinaciones de orina de 24 horas. Puede provocar la precipitación de proteínas, alterando su determinación.
• Formol: No se debe utilizar para determinación de glucosuria y proteínas.
• Tabletas de formaldehido: Retrasan la destrucción de cilindros y elementos formes. Su uso está justificado en estudios de sedimento urinario.
• Tolueno: Forma una capa fina sobre la superficie de la orina, evitando que la muestra entre en contacto con el aire. De este modo se impiden los cambios oxidativos en la muestra.

Características físico químicas de la orina

Además de la formación de la orina, la obtención de muestras y su conservación, es imprescindible conocer las características que permitirán el análisis físico químico de la orina. Éstas son:

• Color.
• Olor.
• Turbidez.
• Volumen.
• Densidad.
• Osmolalidad.
• pH.

Color de la orina

La orina, en condiciones normales, tiene color amarillo debido a la presencia de urobilina. Este color puede ir de muy claro a muy oscuro en función de la hidratación del paciente. Un exceso de agua diluirá la orina y la tornará prácticamente transparente. En cambio, una orina con poca cantidad de agua, debido a fiebre o deshidratación, estará muy concentrada.

Que la orina presente un color diferente al habitual puede ser indicativo de la existencia de una patología.

Si la orina adquiere una coloración rojiza puede ser debido a la presencia de hemoglobina, mioglobina, porfirinas o a la ingesta de remolacha, níscalos o fármacos como la ripamficina.

Si la coloración es rojiza oscura o marrón puede ser debido a la presencia de hematíes, o de hemoglobina a una concentración mucho más alta.

En cambio, si la orina es de color negruzca, puede ser debida a la presencia de melanina o de ácido homogentísico (alcaptonuria). Otras coloraciones urinarias documentadas son el azul verdoso (presencia de pseudomonas) y el amarillo verdoso (presencia de biliverdina). También puede adquirir un color amarillo fluorescente o naranja si hay alta presencia de vitamina B12.

También veremos coloraciones púrpuras debido a la presencia de bacterias en la orina. Podemos encontrarnos coloraciones azules como las que produce la hipercalcemia familiar benigna en niños. O como la que produce la viagra. Y coloraciones verdes, como la que produce el tristemente famoso anestésico propofol.

La coloración de la orina siempre estará sujeta a la subjetividad del observador. Y es el principal motivo por el que las coloraciones varían tanto en las fuentes que consultemos. Según el autor veremos como lo que en unos sitios es coloración rojiza, en otros será marrón o incluso naranja. Y lo marrón podrá ser considerado negruzco. O viceversa.

Olor de la orina

Dentro del análisis físico químico de la orina, este dato o característica no es de gran interés. El aroma viene dado por sus ácidos volátiles. En condiciones normales el olor de la orina fresca es, según algunos autores, inodora, y según otros, de aroma débil. En cambio, cuando esa orina fresca comienza a descomponer la urea, es cuando produce un olor amoniacal.

El olor de la orina puede indicar la existencia de patologías. Por ejemplo, es común el olor afrutado u olor a manzana en pacientes con diabetes mellitus. Este olor viene dado debido a la presencia acetona, que también puede darse en cetosis. Otro olor característico es el olor a amoniaco en pacientes con infección en las vías urinarias.

Además, la ingesta de determinados alimentos puede modificar el olor de la orina. Los más característicos son el olor a café o a espárragos, entre otros, cuando el paciente ha consumido alguno de estos alimentos.

Turbidez de la orina

La orina puede tornarse turbia debido a la precipitación de partículas de fosfatos amorfos en orinas alcalinas. O por precipitación de uratos amorfos en orinas ácidas. El fosfato amorfo constituye un precipitado blanco que se disuelve cuando se agrega un ácido. El urato amorfo, con frecuencia, posee un color rosado por los pigmentos y se disuelve al calentar la muestra.

La turbidez puede manifestarse con la presencia de leucocitos o células epiteliales. Este hecho puede confirmarse mediante el examen microscópico del sedimento.

Las bacterias también pueden causar turbidez, en especial si la muestra se queda en el recipiente a temperatura ambiente durante largo tiempo.

Otras formas de turbidez que se muestran en la orina son, por una parte, el moco, que puede dar a la orina un aspecto ahumado o turbio. Y por otra parte, la grasa y el quilo, que generan en la orina un color lechoso.

Volumen de la orina

Como vimos con anterioridad, el volumen medio que excreta una persona adulta, en condiciones normales, es de un litro y medio. Según los autores que consultemos, el rango de excreción urinaria diaria varía de 500 a 2000 ml.

En el volumen influyen principalmente la edad y el peso. Después, dependerá especialmente de la hidratación, la nutrición, el estado cardiovascular y renal del paciente, y sus patologías asociadas.

Los desórdenes que podemos encontrar son:

• Poliuria: Excreción de orina en cantidades superiores a 2 litros y medio. El motivo puede ser fisiológico, por ingesta de demasiada cantidad de líquido o por toma de diuréticos como café, té o cerveza. También puede ser patológico, debido a diabetes insípida, insuficiencia de ADH…
• Oliguria: Es la emisión de un volumen de orina inferior al normal. Para considerarse oliguria el volumen debe ser inferior a 400-600 ml. Puede ocurrir por una disminución del filtrado glomerular, un aumento de la reabsorción tubular o una obstrucción de las vías urinarias bajas.
• Anuria: Es la oliguria llevada al extremo. La excreción de orina es nula (rara vez) o inferior a 100 ml. Puede ser debido a problemas en la funcionalidad renal, como una obstrucción en las arteria o en la vena renal, hipertensión arterial, diabetes, toxinas o medicamentos. También puede deberse a una obstrucción renal debido a cálculos renales o a tumores.
• Nicturia: Emisión noctura de orina de forma excesiva y/o incontrolada. Puede ser debida a insuficiencia cardiaca, glomerulonefritis crónica, enfermedad de Addison, hipertensión arterial, hiperaldosteronismo primario o diabetes.
• Polaquiuria: Consiste en la emisión de pequeñas cantidades de orina un alto número de veces. Suele venir acompañada de nicturia. Su causa más probable es una infección urinaria. También puede estar presente en patologías adyacentes como apendicitis o vulvovaginitis, o en patologías prostáticas en varones de avanzada edad.

Densidad de la orina

Este parámetro sirve como evaluador parcial de la capacidad concentradora del riñón. Indica una relación entre los solutos disueltos y el volumen de la muestra.

Los valores normales pueden expresarse de dos maneras. 1005-1030 mg/ml o 1.005-1.030 g/ml.

Una densidad baja o hipostenuria, inferior a 1005 mg/ml, se da en diabetes insípida, glomerulonefritis o ante el empleo de diuréticos. En cambio, una densidad alta o hiperestenuria, superior a 1030 mg/ml, se da en diabetes mellitus, estados febriles, enfermedades hepáticas o deshidratación.

El mantenimiento de una densidad fija y de baja cantidad (1010 mg/ml), denominada isostenuria, es característico en casos de daño renal grave.

Para la determinación de la densidad se utilizan:

• Hidrómetros de vidrio o urinómetros.
• Tiras reactivas.
• Refractómetros.

Osmolalidad de la orina

Se trata de una medida de concentración más exacta que la densidad. El motivo es que en la osmolalidad es un valor que solo depende de la concentración de sus solutos. En cambio, la densidad también depende de la naturaleza de esos solutos.

Si en esos solutos figuran proteínas o hidratos de carbono, la densidad se dispara. Mientras que con la osmolalidad eso no ocurre.

Los valores normales de osmolalidad son 300-800 mOsm/Kg. La interpretación de los resultados es la misma que en la densidad.

pH de la orina

El pH urinario nos da una idea de la concentración de H⁺ libres y de la capacidad del riñón para mantener la concentración normal de hidrogeniones en el plasma y en los líquidos extracelulares.

La acidez se debe a la presencia de ácidos no volátiles, que se excretan como fosfatos y sulfatos. Y también a otros ácidos como el láctico, pirúvico y cítrico, que se excretan en forma de sales.

Los valores de pH normales fluctúan entre 6 y 8. Un pH superior a 8 puede indicar la existencia de una infección bacteriana, que iría acompañada con la presencia de nitritos en la orina. Mientras que un pH inferior a 6 no es considerado patológico, y puede darse a primera hora de la mañana.

Determinaciones analíticas de la orina

Las determinaciones analíticas frecuentes de la orina son:

• Examen macroscópico directo.
• Determinaciones bioquímicas.
• Examen microscópico del sedimento urinario.
• Análisis microbiológico o urocultivo.

Las determinaciones bioquímicas y el examen microscópico del sedimento urinario conforman lo que se llama el estudio sistemático de orina.

En la actualidad, el análisis sistemático corre a cargo de un autoanalizador, que detecta si es necesario realizar un examen microscópico del sedimento urinario. La determinación bioquímica corre a cargo de otro autoanalizador que realiza otra clase de mediciones.

El análisis físico químico de la orina se encuentra íntegro en todas las determinaciones. En cada uno de los exámenes/análisis/determinaciones se busca la presencia de analitos, microorganismos o elementos formes que afectan a las características físico químicas de la muestra.

Examen macroscópico directo de la orina

Consiste en determinar las características generales de la muestra. El color, el olor, la turbidez y el volumen se pueden determinar con mucha facilidad. No es necesario realizar algún tipo de determinación especial para ello, aunque, como hemos visto anteriormente, el color, el olor, e incluso la turbidez, pueden verse afectados por la apreciación subjetiva del Técnico que esté valorando estas características.

Determinaciones bioquímicas de la orina

Se trata de obtener valores como el pH, densidad, osmolalidad, si hay proteinuria, glucosuria, cetonuria, hemoglobinuria… Información que en un laboratorio clínico y biomédico se obtiene con un autoanalizador bioquímico con racks específicos para muestras de orina.

Otra determinación diferente, y que nos puede dar una gran cantidad de información, son las tiras reactivas. Estas tiras llevan unas almohadillas que en contacto con la muestra cambian de color. Los colores se pueden comparar con la leyenda del frasco que contiene las tiras, realizando la lectura por comparación. Este método es muy utilizado en urgencias de centros de salud, proporcionándole al médico una buena cantidad de información.

Existen también multitud de determinaciones analíticas individuales. Un ejemplo claro es la determinación cuantitativa de proteínas en orina medante el Método de Biuret. O la Reacción de Benedict para determinar la existencia de glucosuria.

Examen microscópico del sedimento urinario

Este examen consiste en centrifugar la muestra de orina, decantar el sobrenadante y realizar una preparación en fresco del sedimento sobre un portaobjetos.

Para no realizar sedimento de todas las muestras urinarias, durante el sistemático de orina, un autoanalizador se encarga de discernir sobre qué muestras hay que realizar examen microscópico.

Los autoanalizadores han evolucionado y ya existen aparatos capaces de realizar el examen microscópico por ellos mismos, buscando y fotografiando el campo en el que se encuentre un cristal, un elemento forme o un artefacto. Un elenco de pantallas se encargan de mostrar los hallazgos con la información de la muestra adjunta.

Habrá una entrada aparte dedicada a todo lo referente a esta determinación analítica. Siempre desde una perspectiva del procedimiento manual.

Análisis microbiológico de la orina

También denominado urocultivo. Consiste en sembrar una muestra de orina en un medio de cultivo adecuado para el crecimiento de microorganismos.

Si crece algún microorganismo se aislará el agente causal. Y se le someterá a una batería de pruebas bioquímicas (API) con el fin de determinar su identificación.

Esa batería de pruebas se realiza mediante autoanalizador (Microscan) o de manera manual. También se puede realizar la identificación mediante el uso de un espectrómetro de masas.

También habrá una entrada aparte dedicada exclusivamente a esta determinación analítica.

Infografía del análisis físico químico de la orina